Наука
Геология
англ.   Geology
Тема	Науки о Земле
Предмет изучения	Земля и планеты
Основные направления	науки геологического цикла
Медиафайлы на Викискладе

Геоло́гия (от др.-греч. γῆ  «Земля» + λόγος  «учение, наука ») — совокупность наук о строении Земли , её происхождении и развитии, основанная на изучении геологических процессов, вещественного состава, структуры земной коры и литосферы всеми доступными методами с привлечением данных других наук и дисциплин . Коротко геологию можно определить как науку о составе, строении и закономерностях развития Земли и изучение её поверхности .

Геология прошла длительный и сложный путь развития. Круг объектов её исследования расширялся, и распространился на всю Землю и объекты Солнечной системы . В геологии шли процессы дифференциации структур и объектов изучения, это сопровождалось специализацией научных направлений и интеграцией знаний, совершенствовались методы и инструменты исследований. В геологии предметом исследования являются геологические объекты, их свойства, закономерности строения, взаиморасположения, происхождения и развития во времени и пространстве.

Термин

Понятие геология первоначально означало земную науку (дословный перевод с греческого) в противоположность теологии  — духовной науке . В философском контексте термин геология использовал епископ и библиофил Ричард де Бери (1287—1345) в 11 главе произведения «Любовь к книгам» (написана на латинском в 1345 , и впервые опубликована в Кёльне в 1473 году ) .

Мнения о первом научном использовании термина геология расходятся: По одним источникам его впервые использовал норвежский учёный М. П. Эшольт (Mikkel Pedersøn Escholt, 1600—1699) в книге «Geologica Norvegica» в 1657 году . По другим источникам — 54 года раньше Улиссе Альдрованди в 1603 году для обозначения одного из царств природы — «земная наука». Затем Жан Андре Делюк в 1778 году . В этом контексте термин закрепил Соссюр в 1779 году , однако он был ещё далёк от современного понятия.

Современные геологические науки обозначалась понятием естественная история ископаемых тел .

Ближе всего к современному понятию «геология» стоял термин «геогнозия» (от др.-греч. γῆ  «Земля» + др.-греч. ἐπιστήμη  «научное знание, наука», «достоверное знание» или геогностика ). Это название для науки o минералах , рудах и горных породах было предложено немецкими учёными Г. Фюкселем (в 1761 ), уточнено и развито A. Г. Вернером (в 1780 ), в современном понимании — общая и динамическая геология . Им обозначили практические области геологии, изучавшие объекты, которые можно было наблюдать на поверхности, в отличие от чисто теоретической в то время геологии , которая занималась абстрактными представлениями о происхождении и истории Земли, её внутренним строением. В России термин геогнозия сохранялся до конца XIX века в названиях дисциплин и званий: «доктор минералогии и геогнозии» или «профессор минералогии и геогнозии» . Например, В. В. Докучаев в 1883 году получил учёную степень доктора минералогии и геогнозии.

В 1840-х годах «Геология и геогнозия» были тематическим разделом в Горном журнале . При этом геология, или землесловие рассматривалась в качестве теоретической и философской дисциплины для размышлений о строении Земли.

В художественной литературе термин геолог и геология получил широкое распространение в 1862 году благодаря роману И. С. Тургенева Отцы и дети .

Геологические науки

Современная геология — это крупный раздел знаний, охватывающий значительное число отдельных наук, каждая из которых имеет собственный объект изучения и пользуется своими методами исследования .

Геология объединяет целый комплекс наук о Земле , охватывающий многие уровни и типы организации вещества. Все эти науки связывает между собой представлением о пространственно-временных взаимоотношениях различных геологических тел, которые являются главным стержнем, становым хребтом этих наук .

• Наиболее полный список наук геологического цикла .

Науки о земной коре

• Минералогия  — раздел геологии, изучающий минералы, вопросы их генезиса, классификации.
• Петрология ( петрография ) — раздел геологии, изучающий магматические, метаморфические и осадочные горные породы — их описание, происхождение, состав, текстурно-структурные особенности, а также классификацию.
• Литология (петрография осадочных пород)  — раздел геологии, изучающий осадочные породы .
• Структурная геология  — раздел геологии, изучающий формы залегания геологических тел и нарушения земной коры.
• Гидрогеология  — раздел геологии, изучающий подземные воды.
• Кристаллография  — первоначально одно из направлений минералогии, в настоящее время скорее физическая дисциплина .

Науки о современных геологических процессах

Или динамическая геология:

• Геотектоника  — раздел геологии, изучающий строение земной коры (собственно геотектоника , неотектоника и экспериментальная тектоника ).
• Вулканология  — раздел геологии, изучающий вулканизм .
• Сейсмология  — раздел геологии, изучающий геологические процессы при землетрясениях, сейсморайонирование.
• Геокриология (мерзлотоведение)  — раздел геологии, изучающий многолетнемёрзлые породы.

Науки об исторической последовательности геологических процессов

Или историческая геология:

• Историческая геология  — отрасль геологии, изучающая данные о последовательности важнейших событий в истории Земли. Все геологические науки в той или иной степени имеют исторический характер, рассматривают существующие образования в историческом аспекте и занимаются в первую очередь выяснением истории формирования современных структур. История Земли делится на два крупнейших этапа — эона , по появлению организмов с твёрдыми частями, оставляющих следы в осадочных породах и позволяющих по данным палеонтологии провести определение относительного геологического возраста. С появлением ископаемых на Земле начался фанерозой  — время открытой жизни, а до этого был криптозой или докембрий  — время скрытой жизни. Геология докембрия выделяется в особую дисциплину, так как занимается изучением специфических, часто сильно и многократно метаморфизованных комплексов и имеет особые методы исследования.
• Палеонтология изучает древние формы жизни и занимается описанием ископаемых остатков, а также следов жизнедеятельности организмов .
• Стратиграфия  — наука об определении относительного геологического возраста осадочных горных пород, расчленении толщ пород и корреляции различных геологических образований. Одним из основных источников данных для стратиграфии является палеонтологические определения .

Прикладные дисциплины

• Геология полезных ископаемых изучает типы месторождений , методы их поисков и разведки . Делится на геологию нефти и газа, геологию угля и горючих сланцев, металлогению, геологию нерудных ископаемых (строительные материалы и т. п.).
• Инженерная геология  — раздел геологии, изучающий взаимодействия геологической среды и инженерных сооружений .

Смежные и прочие науки

В основном они связаны со смежными науками:

• Геохимия  — раздел геологии, изучающий химический состав Земли, процессы, концентрирующие и рассеивающие(миграция химических элементов) химические элементы в различных сферах Земли.
• Геофизика  — раздел геологии, изучающий физические свойства Земли, включающая также комплекс разведочных методов : гравиразведка , сейсморазведка , магниторазведка , электроразведка , радиометрия , геофизические исследования скважин .
• Петрофизика  — прикладной раздел наук о Земле, находящийся на стыке геологии, геофизики, а также физики вещества. Петрофизика изучает различные физические свойства горных пород, взаимосвязи их между собой и с физическими полями Земли.
• Геобаротермометрия  — наука, изучающая комплекс методов определения давления и температур образования минералов и горных пород.
• Микроструктурная геология  — раздел геологии, изучающий деформацию пород на микроуровне, в масштабе зёрен минералов и агрегатов.
• Геодинамика  — наука, изучающая эволюцию Земли в планетарном масштабе, связь процессов в ядре , мантии и земной коре
• Геохронология  — раздел геологии, определяющий возраст пород и минералов.
• История геологии  — раздел истории геологических знаний и горного дела.
• Агрогеология ^[en]  — раздел геологии о поиске добыче и использовании агроруд в сельском хозяйстве, а также о минералогическом составе сельскохозяйственных почв.
• Геоморфология  — смежная наука на стыке географии и геологии, изучающая процессы образования рельефа Земли (неровности земной поверхности), закономерности размещения месторождений полезных ископаемых, связанных с рельефом З.п.

Некоторые разделы современной геологии выходят за пределы Земли  — космическая геология или планетология , космохимия , космология .

Основные принципы и методы

Геология — наука историческая, и важнейшей её задачей является определение последовательности геологических событий. Для выполнения этой задачи с давних времён разработан ряд простых и интуитивно очевидных признаков временных соотношений пород.

• Принцип актуализма постулирует, что геологические силы, действующие в наше время, аналогично работали и в прежние времена. Джеймс Хаттон сформулировал принцип актуализма фразой «Настоящее — ключ к прошлому».
• Принцип первичной горизонтальности ( англ.   principle of original horizontality ) утверждает, что морские осадки при их образовании, как правило, залегают горизонтально.
• Принцип суперпозиции ( англ.   the principle of superposition ) заключается в том, что породы находящиеся в не нарушенном складчатостью и разломами залегании, следуют в порядке их образования, породы залегающие выше моложе, а те которые находятся ниже по разрезу — древнее.
• Принцип последовательности ( англ.   law of faunal succession ) постулирует, что в одно и то же время в океане распространены одни и те же организмы. Из этого следует, что палеонтолог, определив набор ископаемых остатков в породе, может найти одновременно образовавшиеся породы.
• Принцип обеспечения непрерывности ( англ.   principle of lateral continuity ) гласит, что строительный материал, образующий слои, растягивается по поверхности земли, если только какая-то другая масса его не ограничит.
• Интрузивные взаимоотношения представлены контактами интрузивных пород и вмещающих их толщ. Обнаружение признаков таких взаимоотношений ( зоны закалки , даек и т. п.) однозначно указывает на то, что интрузия образовалась позже, чем вмещающие породы.
• Секущие взаимоотношения также позволяют определить относительный возраст. Если разлом рвёт горные породы, значит он образовался позже, чем они.
• Ксенолиты и обломки попадают в породы в результате разрушения своего источника, соответственно они образовались раньше вмещающих их пород, и могут быть использованы для определения относительного возраста.

Геологические науки используют описательный метод в изучении размещения и состава геологических тел, в том числе их форма, размер, взаимоотношение, последовательность залегания.

Геологическое время

Геологическая временная шкала включает в себя историю Земли. Охватывает период с возникновения самого раннего твёрдого образования в Солнечной системе (4,57 млрд лет) и формирования Земли в начале Катархейского эона (4,54 млрд лет). Оканчивается шкала сегодняшним днём ( эпохой голоцена ).

Ч. Лайель в 1830 году ввёл понятие времени в геологию. Он превратил внезапные катастрофы в цепь длительных незначительных изменений:

Одним из следствий недостаточной количественной оценки прошедшего времени является кажущееся совпадение событий, не связанных между собой или настолько редких, что их одновременность невозможна по всем расчетам вероятностей

Ключевые геологические события

• 4,568 млрд лет назад — образование Солнечной системы .
• 4,54 млрд лет назад — аккреция Земли.
• 3,8 млрд лет назад — конец поздней тяжёлой бомбардировки , первая жизнь.
• 3,5 млрд лет назад — первый фотосинтез .
• 2,4-2 млрд лет назад — обогащение атмосферы кислородом, первый Ледниковый период .
• 900—630 млн лет назад — второй Ледниковый период .
• 540 млн лет назад — кембрийский взрыв , внезапное увеличение биоразнообразия; начало палеозоя .
• 360 млн лет назад — первые наземные позвоночные животные.
• 199,6 млн лет назад — триасово-юрское вымирание , одно из крупнейших вымираний мезозойской эры.
• 65,5 млн лет назад — мел-палеогеновое вымирание , последнее массовое вымирание уничтожившее динозавров ; конец мезозоя и начало кайнозоя .
• 6 млн лет назад—настоящее время — гоминини :
  • 6 млн лет назад — появляются первые гоминини;
  • 4 млн лет назад — первые австралопитеки , прямые предки современных Людей ;
  • 124 тысячи лет назад — в Восточной Африке появились первые Homo sapiens .

Геохронологическая шкала

История Земли в хронологическом порядке, организованная в таблицу, известна как геохронологическая шкала . Шкала разбита на основе стратиграфического анализа на четыре интервала. Первый охватывает весь период от формирования Земли до настоящего времени. Каждая следующая шкала показывает самый последний сегмент предыдущего интервала, отмеченный звёздочками, в увеличенном масштабе.

Абсолютный и относительный возраст

Геологическим событиям можно присвоить точную дату в конкретный момент времени — абсолютный возраст , или же они могут быть привязаны к определённым интервалам геохронологической шкалы  — относительный возраст . Геологи используют различные методы, чтобы выявить как относительный так и абсолютный возраст геологических событий. До открытия метода радиоизотопного датирования (начало XX века ), который предоставил возможность определения абсолютного возраста, геологи были в значительной степени ограничены использованием относительных методов датирования для определения возраста геологических событий. Хотя относительная датировка может определить только последовательный порядок событий, а не дату когда они происходят, она остается эффективным методом в особенности при наличии материалов лишенных радиоактивных изотопов . Геологические пласты, состоящие из горных пород, поверхностных отложений, окаменелостей и осадочных пород, используются для сопоставления одной стратиграфической единицы с другой. Относительный возраст обычно определяется палеонтологическим методом . Абсолютный возраст, как правило, основывается на физических или химических свойствах горных пород. Чаще всего определяется методом радиоизотопного датирования — по накоплению продуктов распада радиоактивных элементов, входящих в состав материала. Полученные данные показывают примерную дату возникновения каждого события, позиционируя его в определённую точку общей геологической шкалы, что очень важно в построении более точной последовательности.

История геологии

Первые геологические наблюдения относятся к динамической геологии — это информация о землетрясениях, извержениях вулканов, размывании гор, перемещении береговых линий. Подобные высказывания встречаются в работах таких учёных как Пифагор , Аристотель , Плиний Старший , Страбон . Описание минералов и попытки классификации геологических тел встречаются у Аль-Бируни и Ибн Сины (Авиценны) в X—XI веках . Некоторые современные ученые считают, что современная геология началась в средневековом исламском мире .

В эпоху Возрождения геологические исследования проводили учёные Леонардо да Винчи и Джироламо Фракасторо . Они впервые предположили, что ископаемые раковины являются остатками вымерших организмов, а также, что история Земли длиннее библейских представлений. В конце XVII — начале XVIII века появилась общая теория Земли, которая получила название дилювианизма . По мнению учёных того времени осадочные породы и окаменелости в них образовались в результате всемирного потопа . .

Во второй половине XVIII века резко возросли потребности в полезных ископаемых, что привело к изучению недр, в частности накоплению фактического материала, описанию свойств горных пород и условий их залегания, разработке приёмов наблюдения . Джеймс Хаттон , автор «Теории Земли», часто считается первым современным геологом . В то же время в России увидели свет геологические труды М. В. Ломоносова .

Основные подразделения современной стратиграфической шкалы были приняты официально в 1881 году в Болонье на 2-м Международном геологическом конгрессе. Первыми геологическими картами в России были работы Д. Лебедева и М. Иванова (карта Восточного Забайкалья, 1789—1794), Н. И. Кокшарова (Европейская Россия, 1840), Г. П. Гельмерсена («Генеральная карта горных формаций Европейской России», 1841) .

Большую часть XIX века геология вращалась вокруг вопроса о точном возрасте Земли . Оценки варьировались от 100 000 до нескольких миллиардов лет. В начале XX века радиометрическое датирование позволило определить возраст Земли, оценка составила два миллиарда лет. В настоящее время известно, что возраст Земли составляет около 4,5 миллиардов лет.

Многотомное издание « Геологическая изученность СССР » обобщило литературу по регионам СССР до 1990 года.

Примечания

Ссылки

Справочники:

• Проект:Геология/Списки/Науки геологического цикла  — cписок наук.
• Геологический словарь на сайте ВСЕГЕИ .
• geo.web.ru  — Словарь геологических терминов.
• Информационная система  — « История геологии и горного дела » РАН.

Общества, организации и институты:

• asgeos.ru  — Ассоциация геологических организаций.
• rosgeo.org  — Российское геологическое общество (РОСГЕО).
• rosgeo.com  — Росгеология.
• Геологический институт , Институт геологии и Институт геологических наук .